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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2520| Plasmonic Structural Color and Sensing | |
| Pamela Mastranzo Ortega | |
| J. Javier SANCHEZ-MONDRAGON Debashis Chanda | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Nanoparticles PNIPAM LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance) Color-structural Nanosensor | |
| n recent years, nanostructures have gained prominence in the field of structural color due to the presence of plasmonic resonances within the visible frequency spectrum. In nature, we find examples of nanostructures that produce color through optical mechanisms such as refraction, reflection, scattering, and interference. Colors generated by these mechanisms tend to be purer and can encompass a wide range. One critical advantage of nanostructures is their ability to manipulate light, which holds great potential for various optical applications. However, manufacturing these nanostructures is intricate, requiring methods like nanoimprinting or lithography to create periodic patterns. This complexity can result in high production costs, posing challenges for widespread industrial implementation. The primary objective of this thesis centers on the investigation, fabrication, and experimental analysis of a plasmonic structure designed for easy manipulation, particularly in generating structural color. This structure comprises a layer of aluminum, a thin layer of aluminum oxide (Al2O3), and a layer of aluminum nanoislands. Its fabrication requires electron beam evaporation to deposit the aluminum layer and grow the nanoislands, and for depositing the Al2O3 layer, the technique of atomic layer deposition (ALD) is used. It's noteworthy that this structure can be readily applied to flexible surfaces. Using the same nanoisland growth method, we also explored the manufacturing and analysis of a potential application - specifically, a humidity and temperature sensor. Here, a polymer served as a modification medium within the nanostructure, resulting in a tunable color response to changes in humidity and temperature. Finally, we briefly introduce a novel nanostructure composed of Vo2 exhibiting structural color. This material possesses thermoelectric properties, leading to a color shift in response to variations in temperature and voltage, thus displaying structural coloration. En los recientes años las nanoestructuras han tenido grandes logros en el campo del color estructural, debido a la presencia de resonancias plasmonicas dentro del espectro de frecuencias visibles. En la naturaleza encontramos ejemplos de nanoestructuras que producen color atreves de mecanismos ópticos tales como refracción, reflexión, esparcimiento e interferencia. Los colores generados por estos mecanismos tienden a ser puros y pueden abarcar una gama amplia. Una ventaja fundamental de las nanoestructuras es su habilidad para manipular la luz, lo que tiene un gran potencial para diversas aplicaciones ópticas. Sin embargo, la fabricación de estas nanoestructuras es compleja y requiere métodos como la nanoimpresión o la litografía para crear patrones periódicos. Esta complejidad puede resultar en altos costos de producción, lo que plantea desafíos para la generalizada implementación industrial. El objetivo principal de esta tesis se centra en la investigación, fabricación y análisis experimental de una estructura plasmónica diseñada para una fácil manipulación, particularmente en la generación de color estructural. Esta estructura contiene una capa de aluminio, una fina capa de óxido de aluminio (Al2O3) y una capa de nanoislas de aluminio. La fabricación requiere evaporación por haz electrones para el depósito de una capa de aluminio y crecimiento de nanoislas; para el depósito de la capa de Al2O3 es usada la técnica de deposición de capas atómicas, demostrando que la estructura se puede aplicar fácilmente a superficies flexibles. Utilizando el mismo método de crecimiento de nanoislas exploramos la fabricación y el análisis de una potencial aplicación, específicamente, un sensor de humedad y temperatura. En este caso, un polímero sirvió como medio de modificación dentro de la nanoestructura, lo que dio como resultado una respuesta de color ajustable a los cambios de humedad y temperatura. Finalmente, presentamos brevemente una nueva nanoestructura compuesta de VO2 que exhibe color estructural. Este material posee propiedades termoeléctricas, lo que provoca un cambio de color en respuesta a las variaciones de temperatura y voltaje, mostrando así una coloración estructural. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2023-11 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Mastranzo Ortega, P., (2023), Plasmonic Structural Color and Sensing, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| ÓPTICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Óptica |
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